Алгоритм позиционирования, при использовании энкодера 45 имп/об Опции

[haker_fox]

Здравствуйте!
Тема перекочевала отсюда.

В моем приводе это вопрос позиционирования встал ребром. По началу я не считал эту задачу сложной, но теперь понял, что все не так просто...
Застабилизировать скорость, когда вал должен просто вращаться, оказалось делом не сложным. PI регулятор работает.
Но вот вопрос позиционирования раскусить не могу... то, что смог реализовать работает с затухающими колебаниями относительно точки, в которую приводу нужно уйти.
Привожу код, который сможет пояснить суть алгоритма. Но общий принцип такой: берется рассогласованиее по координатам, которое домножается на некоторой коэффициент posTolPGain (пропорциональная часть), получаем скорость, на которой приказываем приводу двигаться. По мере приближения к заданной точке, рассогласование будет уменьшаться, пока не достигнет того минимума, при котором привод останавливается. Остается некоторая ошибка. Эта ошибка (ее величина определяется переменной posTolerance), компенсируется следующей ступенью пропорционального регулятора, у которого коэффициент posTolPGain1, который много больше, чем posTolPGain, в силу малости ошибки. Перввая ступень регулятора работает великолепно, но всегда остается ошибка. Вторая ступень дает колебания. Будут ли они затухающими, или нет, зависит от posTolPGain1, но они есть всегда... Мне не приходит идея, что делать? Использовать еще и интегральную составляющую для устранения ошибки позиционирования? Но это уже будет целых два ПИ-регулятора со своими коэффициентами... многовато их получается... Есть ли какие-нибудь идей у уважаемых профессионалов? Спасибо!
Да, датчик обратной связи - энкодер. Больше ничего нет..., и добалять нельзя. Привода аппаратно готов и какой бы ущербный он не был, придется придумывать, как реализовать позиционирование на энкодере.

Код

/*
    This function must be called every 5 ms in Position Mode
    IN:
        pos - desired position
    OUT:
        servo result codes
*/
uint8_t TServoControl::positionModeProcess(int16_t pos)
{
    int32_t pos_tolerance = pos - getPosition();
    int32_t dp = pos_tolerance;
    if(dp < 0)
        dp*= -1L;
    if(dp > posTolerance)
        {
            int32_t vel = ((pos - getPosition()) * posTolPGain) / 128L;
            if(vel > 0)
                {
                    if(vel > velocityLimit)
                        vel = velocityLimit;
                }
            else
                if(vel < 0)
                    {
                        if(vel < -velocityLimit)
                            vel = -velocityLimit;
                    }
            velocityModeProcess(vel);
        }
    else
        {
            int16_t s_pwm = pos_tolerance * posTolPGain1 / 128L;
            if(s_pwm > 0)
                setServoMode(SERVO_POS_VELOCITY_MODE);
            else
                if(s_pwm < 0)
                    {
                        setServoMode(SERVO_NEG_VELOCITY_MODE);
                        s_pwm*= -1;
                    }
            if(s_pwm > 250L)
                s_pwm = 250;
            if(s_pwm)
                setPWM((uint8_t)s_pwm);
            else
                setServoMode(SERVO_FAST_STOP_MODE);
        }
    return SERVO_OK_RESULT;
}

Требования не высокие: нужно просто перемещаться из текущей точки в заданную. Ускорение и максимальная скорость, до которой разгоняемя - задаются. Погрешность допустима.. ну сколько, даже не знаю как выразить. Ну вал двигателя может провернуться или не довернуться процентов на 20 - 40 от того значения, которое соответсвует заданной координате. Извините за доморощенные термины. Ну вот, пока вроде все.

[evgeny_ch]

DSP Servo Control With the MC68HC16Z1.
Algorithms for Industrial Manipulators.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Dec 2 2008, 12:58

[_Pasha]

А чего у них D-звено из другой бочки получает входные данные ?

[evgeny_ch]

А чего у них D-звено из другой бочки получает входные данные ?

Чтобы не заводился привод, там усреднение есть.
_Pasha, я только разместил объяву.
На этом этапе считаю преждевременной возню с регуляторами,
поскольку не получена передаточнае функция разомкнутой системы.
Типа отклик на ед. воздействие. Там может оказаться такое, что никакой
регулятор не поможет. Если мощности двигателя достаточно, в механике отсутствуют
люфты, избыточное трение и гибкие мех. связи, то обычно хватает простого
PID регулятора и двух контуров ОС - по моменту и положению.
Далее на него наворачивается подчинённость и пр. перекрёстные связи.
Если механика никудышная, а привод недостаточен по тяг. усилию,
контроллер не успевает, то чем регулировать?
Нагрузочная характеристика должна быть гладкой,
усилитель без смещения и мертвой зоны. Где-то так.

Сообщение отредактировал evgeny_ch - Dec 2 2008, 14:56

[haker_fox]

На этом этапе считаю преждевременной возню с регуляторами,
поскольку не получена передаточнае функция разомкнутой системы.
Типа отклик на ед. воздействие.

Не ругайтесь сильно, но как ее получить? Данных для расчета практически нет. Ну двигатель известен. А звенья манипулятора уже готовые. На них нет ни чертежей, ни какой другой документации. А без этих данных не приведенный момент инерции посчитать, ничего не сделать... Брать штангель, весы и вручную мерить?

Если мощности двигателя достаточно, в механике отсутствуют
люфты, избыточное трение и гибкие мех. связи, то обычно хватает простого
PID регулятора и двух контуров ОС - по моменту и положению.

Мощности достаточно. Манипулятор заводского производства, не самопал Люфты есть, ибо передачи цилиндрические косозубые и винт-гайка. Гибкие механические связи отсутствуют.

двух контуров ОС - по моменту и положению.

Раз по моменту, значит все-таки ток мерить нужно..., верно? Как не хотелось, а, видимо придется... Для связи по положению хватит такого "грубого" энкодера, как у меня?


evgeny_ch и _Pasha отдельный респект!!!
Вы прямо живые энциклопедии!!!)

[alexander55]

Данных для расчета практически нет. Ну двигатель известен. А звенья манипулятора уже готовые. На них нет ни чертежей, ни какой другой документации. А без этих данных не приведенный момент инерции посчитать, ничего не сделать... Брать штангель, весы и вручную мерить?

Для определения электромагнитной постоянной (L/R) (лучший метод экспериментальный)- двигатель зажимают (чтобы не ерзал). Подают ступеньки и по осцилоскопу смотрят переходный процесс. Время до 0.65 от установившегося значения тока и есть постоянная времени.
Электромеханическую постоянную можно посчитать, но это не очень актуально, т.к. настройка привода будет компромисной с учетом механики (люфты, ограниченная жесткость). Дело в том, что механика - это не просто интегратор от скорости в положение, а гораздо круче, чем даже модель двигателя.

[PhX]

Для определения электромагнитной постоянной (L/R) (лучший метод экспериментальный)- двигатель зажимают (чтобы не ерзал). Подают ступеньки и по осцилоскопу смотрят переходный процесс. Время до 0.65 от установившегося значения тока и есть постоянная времени.

Ну если использовать замкнутый контур тока, с достаточно большим коэффициентом усиления, задумоваться о электромагнитной постоянной практически не придется.

Электромеханическую постоянную можно посчитать, но это не очень актуально, т.к. настройка привода будет компромисной с учетом механики (люфты, ограниченная жесткость). Дело в том, что механика - это не просто интегратор от скорости в положение, а гораздо круче, чем даже модель двигателя.

Механика, это в первом приближении, тупо J(dw/dt), для многих случаев.
Для других случаев это две массы с упругой связью.
Далее добавляем гистерезис...
Для очень точных систем нелинейное трение...
А если сложнее, то проще механику поменять, чтобы описывалать первым или вторым случаем.
Тут пока нужно рассматривать первый случай.

[alexander55]

Ну если использовать замкнутый контур тока, с достаточно большим коэффициентом усиления, задумоваться о электромагнитной постоянной практически не придется.

Это так, но с устойчивостью контура тока могут быть проблемы (например, из-за нелинейностей в режиме прерывистых токов меняется передаточная функция с апериодической на пропорциональное звено). Не забываем про противоэдс, если ее не компенсируем.

Механика, это в первом приближении, тупо J(dw/dt), для многих случаев.

Так.

Для других случаев это две массы с упругой связью.

Могут быть и 3-х массовые и т.д.

Для других случаев это две массы с упругой связью.
Далее добавляем гистерезис...
Для очень точных систем нелинейное трение...
А если сложнее, то проще механику поменять, чтобы описывалать первым или вторым случаем.
Тут пока нужно рассматривать первый случай.

Если интересно, могу накидать структуру.